Nanostructured Graphene Surfaces Promote Different Stages of Bone Cell Differentiation

F. F. Borghi, P.A. Bean, M. D. M. Evans, T. van der Laan, S. Kumar, K. Ostrikov

Nano-Micro Lett.?(2018) 10:47

DOI:?10.1007/s40820-018-0198-0

本文亮點

1? ?碳納米墻（CNWs）的水平和垂直取向?qū)?xì)胞的分化行為造成影響。

2? ?石墨烯基表面具有無毒性，可作為細(xì)胞黏附與生長的載體。

3? ?水平CNWs可增強(qiáng)骨細(xì)胞早期分化，垂直CNWs能促進(jìn)細(xì)胞后期分化。

4? ?CNWs與分化培養(yǎng)基的協(xié)同作用增強(qiáng)了細(xì)胞礦化現(xiàn)象。

內(nèi)容簡介

調(diào)控細(xì)胞行為，發(fā)展細(xì)胞治療是近年來生物醫(yī)學(xué)工程的研究熱點，納米材料的發(fā)展為此提供了有效的途徑。

石墨烯具有豐富的衍射結(jié)構(gòu)且表面易于化學(xué)修飾和改性，在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。石墨烯表面納米結(jié)構(gòu)和化學(xué)基團(tuán)組分的不同，使得與細(xì)胞之間的相互作用也存在很大差異。

歐洲科學(xué)院外籍院士、澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)K. Ostrikov教授等人用等離子增強(qiáng)CVD方法制備了垂直和水平分布的類石墨烯CNWs結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控CVD工藝參數(shù)可以調(diào)控CNWs的密度和取向。將此結(jié)構(gòu)作為Saos-2骨細(xì)胞分化的培養(yǎng)平臺，研究了水平和垂直分布兩種表面形貌對細(xì)胞粘附、增殖和分化的影響。

研究表明：1.?石墨烯表面無毒性，可作為細(xì)胞粘附和生長的基體;?2.水平分布的CNWs可增強(qiáng)細(xì)胞早期分化行為，垂直分布的CNWs能促進(jìn)骨細(xì)胞礦化和后期分化行為。

這項研究表明石墨烯表面具有生物相容性，其表面拓?fù)湫蚊灿绊懠?xì)胞行為，在未來組織工程領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

圖文導(dǎo)讀

1??類石墨烯CNWs的形貌

使用等離子增強(qiáng)CVD方法制備了兩種石墨烯表面結(jié)構(gòu)：第一種是稠密、垂直分布的CNWs表面（圖a），第二種由水平分布的薄CNWs和少量垂直分布CNWs構(gòu)成的雜化石墨烯表面（HGL，圖b）

2??石墨烯表面形貌對骨細(xì)胞增殖的影響

CNWs和HGLs的表面形貌直接影響細(xì)胞的行為響應(yīng)：HKL表面對細(xì)胞具有生物相容性，細(xì)胞能迅速增殖，然而其粘著點顯著少于CNWs和空白對比樣表面。

3??骨細(xì)胞在不同表面的礦化行為

通過監(jiān)測粘附細(xì)胞25天內(nèi)的堿性磷酸酶（ALP）和鈣元素含量來分析Saos-2在不同表面的分化/礦化行為。

在分化/成骨條件下，HKL表面細(xì)胞產(chǎn)生的ALP量比CNWs和空白對比樣表面高出25%。

作者簡介

K.Ostrikov，澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)、澳大利亞國家科學(xué)機(jī)構(gòu)聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）和悉尼大學(xué)等離子體納米科學(xué)領(lǐng)域的首席科學(xué)家和國際著名教授。歐洲科學(xué)院外籍院士。

他將等離子體納米技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)藥領(lǐng)域并使其發(fā)展成為一個獨(dú)特的研究領(lǐng)域（Rev.Mod. Phys. 2005, 77, 489，影響因子45.0）。

該領(lǐng)域的誕生被世界公認(rèn)為物理學(xué)上的一大進(jìn)步（Adv.Phys. 2013, 62, 113,影響因子34.3）

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